海洋上的垃圾为微生物开启新的进化通道
人类丢弃的塑料垃圾在海洋上形成了一个又一个大型垃圾浮岛，最大的面积甚至和得州差不多。科学家们近日发现，围绕这些塑料垃圾开始形成新的生态圈。一些狡猾的微生物先寄居到塑料碎屑上，吸引海洋动物将它们吞吃入腹，从而进入一个营养更丰富的环境。假如果真如此，塑料垃圾对海洋环境的长远影响将远远超出从前的估计。反过来，也许可以在塑料中添加适当材料，引诱微生物以人类的垃圾为食，帮助我们清扫被污染的海洋。
在最远离人烟的海洋上，漂浮着成千上万的塑料碎片。它们是污染的源头，然而，海洋就像一头坚强的巨兽。即使在如此荒凉的地方，人类的垃圾也开始吸引成群的生命。近期研究显示，海洋上漂浮的垃圾为微生物开启了新的进化通道，创造出新的食物链。
你或许听说过海洋垃圾带———汇聚了大量塑料垃圾的水域。这是上世纪70年代才出现的新问题，首先引起关注的是大量的泡沫塑料，其他的塑料垃圾接踵而至，2012年，科学家宣布，在过去40年里，海洋中漂浮的塑料增加了100倍。联合国环境计划署估计，现在每平方英里海面上平均可以找到4.6万块塑料。仅仅在太平洋上就漂浮着1800万吨塑料，最大的垃圾浮岛的面积甚至相当于得克萨斯州。
大量的垃圾来自轮船。当远离港口时，这些轮船就会肆无忌惮地向海里倾倒垃圾。上世纪70年代中期，国际海事组织颁布了海上倾倒垃圾禁令，试图减少船只对海洋的污染。今天，大洋中的塑料垃圾主要来自河流。被人丢弃在沙滩上或是随风飘进河水的塑料顺流而下进入海洋。
用于制作瓶子的高密度塑料，比如聚乙烯对苯二甲酸酯，因风吹日晒，阳光的氧化而粉碎，沉入海底。科学家们也不知道它们之后的命运。据估计，沉入海底的塑料的数量比漂浮在水面上的多10倍。
剩下的塑料被困在大洋5大环流中。被卷入大洋环流的塑料在海水冲击下破碎成小块，被吸入洋流中心的漩涡。伍兹豪尔海洋研究所专门研究大洋垃圾带的地球化学家特雷西·明赛说，一个塑料瓶和一块泡沫塑料从美国东岸漂到大洋环流中心只需要6周。
“这些洋流强大、流速快，漂浮垃圾没有机会摆脱它们的控制漂回陆地。”一旦塑料碎片抵达环流中心，将被反复来回地搅动。如果风力强劲，掀起1-2英尺的海浪，你很难发现它们的存在。在风平浪静的时候，它们就像五彩纸屑一样铺洒在海面。阳光和海浪的作用让这些塑料分解为直径1-10毫米的碎屑，它们可以在水面上停留相当长一段时间。
这些碎屑最后停留的地方是海上最人迹罕至的区域，那里的海水很深，周围几英里内看不到任何岛屿。对于居住在那里的生物———大多为小虾和微型植物———这是一个竞争激烈的环境，任何营养很快就会被占有。
不计其数的垃圾碎屑形成全新的表面。每当水面上形成新的表面，从前罕见而稀有的营养素开始累积，有点类似于窗户玻璃外积累的灰尘或是汽车引擎盖上堆积的污垢。营养元素形成薄膜附着在塑料碎屑的表面。科学家们最近发现，突然出现的大量营养物质唤醒了休眠的微生物。明赛说，“它们对周围的环境非常熟悉，总是能够找到通向营养素的途径。它们朝着自己需要的化学物质游去，不断追寻营养更密集的地方。”
当这些微生物找到布满营养素(它们的食物)的表面，就在这些塑料碎屑上定居下来，开始大量繁殖。研究者们发现，有数千种微生物已经在海洋塑料碎屑上安家。其中有不少属于硅藻———吞食塑料表面营养素并从阳光获取能量的单细胞植物。
于是，在曾经的大洋中心荒漠上出现了不断繁殖壮大的新生命群落。而且，这些微生物还能生产碳和其他大型动物所需的食物。
地球上最大规模的生命迁徙每天晚上都在发生。日落之后，依靠视觉的捕食者从海洋深处游上来。不计其数的鱼和其他饥饿的动物来到水面寻找食物。
通常，在海洋深处，它们可以找到的食物有限。但是最近对海上塑料垃圾带的研究发现，喜欢附着在塑料碎屑表面的微生物们有着生物发光的能力。换句话说，当太阳落下，热爱塑料的微生物就开始发光。
依靠视觉的捕食者们更容易吞噬发光的食物。这一本能帮助它们找到营养更丰盛的食物。科学家研究居住在垃圾带周围的鱼类后发现，多达10%的鱼腹腔内含有塑料，原来，寄生在塑料碎屑上的发光微生物被它们视为美餐。
科学家们怀疑，这些塑料创造了一种虚假的食物网络，而促成这一切的正是以被鱼类吞食为最终目标的微生物，在鱼的肚子里它们才能获得源源不断的营养。“这些微生物设下诱饵只等鱼儿上钩，”明赛说，“如果仔细研究它们的基因，就会发现它们具有在动物肠道内寄生的能力。”明赛和其他来自伍兹豪尔和海洋教育协会的科学家组成的团队在美国国家科学基金会的资助下正在研究一个全新的海洋生态世界———“塑料生态圈”。
通过DNA分析和实验室培育微生物，他们希望证明自己的理论———这些微生物已经进化出将塑料用作实现最终目的工具的能力。这可以帮助科学家们更清楚地认识塑料对海洋环境的影响。目前，他们只能看到污染导致的短期影响。但如果能够证明塑料导致了物种的变异进化，那么他们就可以证明人类的垃圾对于环境的长期影响远远超出我们的估计。在明赛看来，大量证据显示他们的猜测是正确的。
首先，在此之前科学家们从没见过微生物试图通过占领塑料达到进入鱼腹的目的。
其次，生活在塑料碎屑上的微生物和那些周围漂浮的微生物大不相同。这意味着，它们中只有小部分生活在开放的水面———在它们在塑料碎屑上安家之前，科学家从未见过此类微生物如此大规模地聚集。
最后，它们需要附着在塑料表面。而塑料的表面是油质的，具有排水性，也就是说水无法在上面附着。“要粘在这样的表面上需要一些技术。”所有细菌都通过鞭毛———细小的触角———来探测某个表面是否适合附着，然后它们抛出纤维进行初步捆绑，最后它们分泌蛋白质和多糖将自己牢牢地粘上去。但科学家在塑料生态圈中发现的一些微生物只需要5分钟就能让自己牢固附着在塑料表面。明赛说，这显然说明“它们认识塑料，知道这就是它们需要的东西”。
这个研究小组正在寻找造就了细菌这种超级殖民行为的基因。明赛说，现在最主要的问题是：“塑料上生活的有机体是否经历了特殊的选择事件，迫使它们发生变异进化?”
通过研究这些细菌如何进化出附着在塑料垃圾上的能力，科学家或许可以找到一种方法逆转人造的灾难。由于无法杜绝人类向海洋扔塑料垃圾，科学家们决定另辟蹊径：明赛说，如果他们能够识别“合适的微生物用于帮助塑料自然降级”，制造商就可以在塑料中添加吸引细菌的材料。换句话说，我们可以改造塑料，引诱微生物以我们的垃圾为食，帮助人类清理海洋垃圾。
显然，人类并非善待地球的物种。但海洋的强韧超出想象，即使我们向它抛弃了不计其数的塑料垃圾，生命依然会找到生存下去的方法。
